Map Equation Web应用网址是www.mapequation.org/apps.html。其中包括Map和Alluvial Generator,用来可视化二阶模块结构和这些结构的变化。Hierarchical Network Navigator用来发现真实世界网络的层级结构和模块组织。下面我们提供如何使用这些应用的步骤说明。
1.4.1.1 图生成器
在www.mapequation.org/apps/MapGenerator.html的Flash中,包括Map Generator和Alluvial Generator,用来分析和可视化单个网络及多个网络各自的变化。当你在加权或无权、有向或无向网络中运行这个应用,图生成器能够基于Map Equation对网络聚类,为你定制生成一幅图并保存为PDF文件格式。为了用Alluvial Diagrams简化和总结网络中重要的结构变化,Alluvial Generator和图生成器一起,一个接着一个加载有相应的节点名称和分区的多个网络。图1.5显示Map和Alluvial Generator加载网络的开始界面。
为了用图生成器加载、分析和浏览网络,下列步骤至关重要:
图1.5 在www.mapequation.org/apps/MapGenerator.html的Flash中的Map和Alluvial Generator的开始界面
(1)点击Load Network按钮加载.net网络文件到图生成器,选择有向或无向网络。对于每一个较大型网络,在基于Flash的图生成器中,加载和聚类时间会长。如果你遇到由大型网络导致的问题,可以通过点击Load Map加载.map文件到应用来离线运行聚类程序。
如果你只想试用图生成器,此应用提供一些小网络示例,包括Modular Demo Network、Network Scientists2010和Social Science2004。Modular Demo Network是1.3.1节使用的网络。加权无向网络Network Scientists2010(如何分配权值请参阅Newman(2001))是一个拥有最大连接组件的合作者网络,由两篇网络综述Newman(2003)和Boccaletti、Latora、Moreno、Chavez、Hwang(2006)及一篇社区发现综述Fortunato(2010)编辑而成,可以.net格式下载[2]。加权有向网络Social Science2004和Science 1998—2004一样,由Load Map提供,来自汤姆森·路透的《期刊引文报告2004》。数据是从给定年发表的文章到前5年发表的文章引文,去掉自引后,一本期刊接一本期刊统计的。
(2)通过点击Calculate Clusters基于Map Equation对网络聚类,或者点击Load Cluster Data提供一个Pajek的.Clu格式的聚类文件。如1.3.2节所述的,Infomap算法试图最小化网络中随机游走运动的描述长度,表示了与网络动力学相呼应的网络结构的重要方面。
通过点击加载网络按钮,加载.net网络文件到图生成器,在有向和无向网络间选择。当网络被加载时,点击计算聚类基于Map Equation对网络聚类并生成一幅网络图。
(3)通过点击Calculate Clusters基于Map Equation对网络聚类,或者点击Load Cluster Data提供一个Pajek的.clu格式的聚类文件。
(4)图生成器展示网络为一张图。每个模块代表一个节点的聚类,模块间的链接代表模块间的流。模块的默认名称是模块中有最大流量的节点给出的。模块的大小与模块内随机游走花费的平均时间相对应。链接的宽度与模块间随机游走移动的每步概率相对应。模块内的流与从模块流出相区别,如图1.6所示。
图1.6 模块内的流与从模块流出的区别图
(5)定制图可通过手工或自动改变模块的位置(控制面板的位置工具集),也可通过改变模块名称(双击一个模块来编辑其名称并在模块内列出节点及其流值),或者改变模块和链接的颜色(控制面板的颜色和大小工具集),或者移动标识,等等。所有的调整能够应用于所选择的模块(Shift-click选择一个独立模块,Shift-drag选择多个模块)。
(6)保存定制图到一个可缩放矢量图的PDF文件或者以备将来图生成器读取的.map文件。
在这个例子中,网络Science2004被加载,科学字段被识别并通过点击Calculate Clusters可视化。最大字段被重命名为Molecular Biology,并在新开窗口列出了排在前面的期刊及指派的字段和它们的流量(PageRank)。
图1.7显示了经过步骤1~5之后期刊引文网络Science2004的图生成器界面。
图1.7 图生成器和控制面板图
1.4.1.2 Alluvial生成器
Alluvial生成器和图生成器集成在一起。它可以和图生成器一起一个接一个地加载多个网络,及与其相符的节点名称和分区。Alluvial图可以用所加载网络的模块间的流线图表示组织变化,如图1.8右所示,图形显示了用Load Map按钮加载的1998年、2001年和2004年三个科学期刊网络。
图1.8 Alluvial生成器的控制面板和Alluvial Diagram
在这个例子中,三个期刊引文网络Science1998、Science2001、Science2004已经被加载为.map文件。Alluvial图用流线来连接被指派给不同网络模块中的节点。2004年字段是Chemistry的所有期刊,用红色高亮度显示,流线回溯追踪到1998年和2001年在哪些字段这些期刊被聚类。模块浏览保留了独立期刊的详细信息。
使用Alluvial生成器,下列步骤是必要的:(www.daowen.com)
(1)按照1.4.1.1节所述,图生成器的说明来加载第一个网络。
(2)点击控制面板上的Add Network按钮来加载其他网络。你可以重新排列所加载网络的顺序。只需点击控制面板上的Network Thumbnial并把它拖到想要的位置。
(3)Alluvial图在控制面板的右边展示。如果你需要更多空间,你可以通过点击图左上角的Collapse按钮来折叠图。重新排列模块和流线也容易,只需点击和拖动到新位置。如果你点击鼠标2秒,模块内的高亮度节点可以被重新排列。模块首次被命名为模块内最重要的节点(最高PageRank),但所有的名字可被选择和适当的改变。为改变图形的布局,可使用控制面板中Alluvial图下方的尺寸控制。
(4)为了移动、高亮显示或者浏览一个模块,只需点击模块并选择控制面板Alluvial图下方的选项。双击鼠标可以直接进入模块浏览器。拖动和选择多个模块可同时对多个模块进行操作。
(5)在模块浏览器,你可以选择一个或成组节点高亮显示。左列对应着所选择的模块,右列对应着在下拉列表中标示的网络中的模块作业。灰色显示的名字表示那些不在图中的模块。想要包含这样的模块,只要双击灰色显示的模块名称。短横-表示节点没有在网络中出现。
(6)在右上角点击FULLSCREEN就能使用整个屏幕。为了安全考虑,在全屏模式下,Flash不允许从键盘输入,你不能编辑任何文本。点击ESC可返回普通模式。
为了从噪音中分离出变化,我们提供了分离代码可同时识别模块并用Bootstrap网络进行重要性分析。代码输出一个扩展名是.smap的文件,会在1.4.3节中陈述。为了包含网络聚类的重要信息,在每个网络下载和运行conf-infomap代码[3]并加载.smap的结果文件,而不是通过点击Load Map获得的网络。
1.4.1.3 层级网络导航
我们开发了层级网络导航,使得浏览真实世界网络的层级结构和模块组织变得容易。当你加载网络时,网络导航先运行Infomap算法生成一个层级图。然后,它会为方便浏览加载方案到Finder和Network View。Finder同时显示多层的模块但没有链接结构,而Network View显示模块内的链接结构。图1.9展示了无向网络Network Scientists2010的层级网络导航。
在这个示例中,我们加载了由应用提供的合作者网络Network Scientists2010,三步导航到层级组织中最好的层,显示了在Latora V.等模块内实际科学家之间的链接及模块内最强的研究者链接和最大的流值。我们用一段或多段时间的模块名来表示在模块内一层或多层。
图1.9 层级网络导航中的Finder和Network View
使用层级网络导航,需遵循下列步骤:
(1)点击Load Network按钮,浏览你的匹配的网络文件格式。
(2)在有向/无向链接及多层/两层聚类中选择。
(3)如果你加载一个链接列表,你必须检查从0开始的编号,文件中的节点编号是否从0开始,否则它们被假定为从1开始。
(4)点击Calculate Clusters。
(5)Infomap算法将会开始对你的网络聚类并在网络加载窗口显示进度。当这一过程完成后,网络加载窗口会自动关闭,你能在Finder和Network View中浏览网络。如果Infomap因错误退出,请检查网络加载窗口的错误信息。
因为层级网络导航使得对较大型网络导航成为可能,我们已经开发了一种流文件格式来支持快速浏览,无需第一次加载整个网络文件,而且在集成的Flash应用中可进行网络聚类,如上述第1~5步描述的更慢的Infomap编码。如1.4.2节所述,利用快速的Infomap源代码,可生成扩展名为.bftree的二进制文件。其文件格式包括宽度优先顺序的层次结构,包含每个子网络的流链接。以这种方式,仅有文件的一小部分需要被加载来可视化高层结构,更深层结构根据需要加载。如果使用了单机模式的Infomap源代码,下列步骤是必需的:
(1)在标识为-bftree的网络上运行Infomap(参见1.4.2节说明)。
(2)在层次网络导航中点击Load Map,浏览由Infomap生成的.bftree文件。
(3)网络加载窗口将自动关闭,Finder和Network View会打开,高层数据可见。
为产生结果,无论使用哪种方法,浏览和定制网络需要如表1.3所示的下列命令。
表1.3 浏览和定制网络所需的命令
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